Redis使用手册：从入门到进阶的全面指南

一、Redis简介与核心优势

Redis（Remote Dictionary Server）是一款开源的、基于内存的高性能键值对数据库，支持多种数据结构（如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等）。其核心优势在于超低延迟（微秒级响应）和高吞吐量（每秒数万次操作），适用于缓存、消息队列、实时分析等场景。

1.1 适用场景

• 缓存层：减轻数据库压力，加速数据访问。
• 会话存储：保存用户登录状态，支持分布式系统。
• 排行榜：利用有序集合（ZSET）实现实时排名。
• 发布/订阅：构建轻量级消息系统。
• 分布式锁：通过SETNX命令实现互斥访问。

1.2 安装与配置

Redis支持跨平台部署，可通过源码编译或包管理器安装。以Linux为例：

# 下载并解压Redis
wget https://download.redis.io/releases/redis-7.0.0.tar.gz
tar xzf redis-7.0.0.tar.gz
cd redis-7.0.0
make
# 启动Redis服务
src/redis-server

配置文件redis.conf中需关注以下参数：

• bind 0.0.0.0：允许远程连接。
• protected-mode no：禁用保护模式（生产环境建议启用认证）。
• requirepass yourpassword：设置密码。
• maxmemory 2gb：限制内存使用量。

二、核心数据结构与操作

Redis支持五种主要数据结构，每种结构对应不同的使用场景。

2.1 字符串（String）

最基础的数据类型，适用于存储简单值或计数器。

# 设置键值对
SET user:1000:name "Alice"
# 获取值
GET user:1000:name
# 原子递增
INCR user:1000:views

2.2 哈希（Hash）

存储对象属性，避免序列化开销。

# 设置哈希字段
HSET user:1000 age 25 email "alice@example.com"
# 获取所有字段
HGETALL user:1000

2.3 列表（List）

双向链表结构，适用于消息队列或最近操作记录。

# 从左侧插入
LPUSH tasks "task1" "task2"
# 从右侧弹出
RPOP tasks

2.4 集合（Set）

无序且唯一，适用于标签系统或共同好友计算。

# 添加元素
SADD tags:article:100 "redis" "database"
# 求交集
SINTER tags:article:100 tags:article:101

2.5 有序集合（ZSET）

带分数的集合，适用于排行榜或优先级队列。

# 添加元素及分数
ZADD leaderboard "Alice" 100 "Bob" 80
# 获取前3名
ZREVRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES

三、持久化与数据安全

Redis提供两种持久化方式，确保数据不丢失。

3.1 RDB（快照）

定期将内存数据保存到磁盘，适合备份和灾难恢复。

# 配置示例（redis.conf）
save 900 1      # 每15分钟至少1次修改
save 300 10     # 每5分钟至少10次修改
save 60 10000   # 每1分钟至少10000次修改

优点：紧凑文件，恢复速度快。
缺点：可能丢失最后一次快照后的数据。

3.2 AOF（日志）

记录所有写操作，支持完全持久化。

# 配置示例
appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec  # 每秒同步一次

优点：数据安全性高。
缺点：文件体积大，恢复速度慢。

3.3 混合持久化

Redis 4.0+支持RDB+AOF混合模式，兼顾性能与安全性。

aof-use-rdb-preamble yes

四、集群部署与高可用

Redis集群通过分片和主从复制实现水平扩展。

4.1 主从复制

主节点（Master）处理写操作，从节点（Slave）同步数据。

# 在从节点上执行
SLAVEOF 192.168.1.100 6379

用途：读写分离、故障转移。

4.2 Sentinel模式

监控主从节点，自动故障转移。

# sentinel.conf配置示例
sentinel monitor mymaster 192.168.1.100 6379 2  # 2表示需2个Sentinel同意
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000

4.3 Redis Cluster

分布式集群，支持数据分片和自动重平衡。

# 启动节点
redis-server --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes.conf
# 创建集群（6个节点，3主3从）
redis-cli --cluster create 192.168.1.100:7000 ... 192.168.1.105:7005 --cluster-replicas 1

特点：去中心化、线性扩展。

五、性能优化与最佳实践

5.1 内存管理

• 使用INFO memory监控内存使用。
• 设置maxmemory-policy淘汰策略（如volatile-lru）。
• 压缩大键值（如使用MessagePack替代JSON）。

5.2 连接池配置

客户端应复用连接，避免频繁创建/销毁。

# Python示例（redis-py）
import redis
pool = redis.ConnectionPool(host='localhost', port=6379, db=0, max_connections=10)
r = redis.Redis(connection_pool=pool)

5.3 慢查询日志

分析执行时间过长的命令。

# 配置慢查询阈值（毫秒）
slowlog-log-slower-than 1000
# 查看慢查询日志
SLOWLOG GET

5.4 管道（Pipeline）

批量发送命令，减少网络往返。

# Python管道示例
pipe = r.pipeline()
for i in range(1000):
    pipe.set(f"key:{i}", i)
pipe.execute()

六、常见问题与解决方案

6.1 内存碎片

现象：INFO memory中mem_fragmentation_ratio>1.5。
解决：重启Redis或配置activedefrag yes。

6.2 大键阻塞

现象：KEYS *命令导致服务卡顿。
解决：使用SCAN迭代替代，或按前缀分库存储。

6.3 集群脑裂

现象：网络分区导致多个主节点。
解决：配置cluster-node-timeout和min-slaves-to-write。

七、总结与展望

Redis凭借其高性能和灵活性，已成为现代架构中的关键组件。开发者需根据业务场景选择合适的数据结构、持久化方式和集群方案，同时关注内存优化和故障处理。未来，Redis将进一步支持多线程模型和模块化扩展（如RedisSearch、RedisGraph），为实时计算和AI应用提供更强支撑。

建议：

1. 从简单缓存场景入手，逐步探索高级功能。
2. 定期监控关键指标（内存、命中率、延迟）。
3. 参与社区（Redis.io），关注新版本特性。